血液净化分子材料.pptVIP

3 血液净化高分子材料 血液是人体中最重要的体液，能循环到各个部位。血液中含有50%～60%的血浆成分和40%～50%的细胞成分，血浆主要由90%的水、7%～8%的蛋白质、2%的有机分子、1%的无机盐组成，而细胞成分包括红细胞、白细胞、血小板，每种成分都具有各自的重要功能。 当一些疾病发生时，血液中某些成分的质和量会发生变化。同时，由于代谢或排泄障碍，也会使体内积蓄大量正常或非正常的内源性产物。此外，外源性毒性物质的摄入或药物使用过量，能够导致中毒反应。血液净化疗法（blood purification therapeutic）就是通过体外循环技术，矫正血液成分质量和数量的异常。 血液净化高分子材料主要包括有血液透析、血液过滤、血液透析滤过、血液灌流、血浆置换、连续性肾脏替代治疗等方法。 血液净化的基本原理是透析、滤过、吸附，使用的材料是分离膜和吸附剂。膜分离依赖于膜的通透性；而吸附净化则取决于吸附剂对目标物质的亲和性。 1945年，Kolff首次以赛璐玢膜透析治疗肾衰竭。此后，透析膜和透析技术获得快速发展，至70年代血液透析已称为治疗肾衰竭的常规手段，但长期血液透析会导致中分子物质的累积。血液滤过技术始于1967年，利用大孔高分子膜的通透性，可将中低分子量的代谢物与水及电解质一起除去。血液过滤技术对清除中分子物质特别有效，但对小分子物质的除去效果较差。将血液过滤和血液透析结合起来，对除去中小分子物质十分有效。 血浆交换 先将血浆分离并弃去，再灌注健康人的血浆或血浆组分，可清除血液中的高分子物质，特别是蛋白质和免疫复合物等。 缺点：1、为除去血浆中少量有害物质，不得不将全部血浆弃去；2、灌注大量供血者的血浆，不仅成本高，而且容易引起交叉感染，如艾滋病等。 血液吸附 能够克服血浆交换的缺点，利用吸附剂能选择性从血液中吸附某些有害物质。 包括血液灌流和血浆灌流。 血液灌流时，患者的血液直接通过体外循环同吸附剂处理，操作简便、成本低，但吸附剂设计要求高。 血浆灌流时，需先将血浆分离出来，然后用吸附剂净化血浆，操作较复杂，设备昂贵，但对吸附剂要求低。 3.1 血液净化膜材料 用于血液透析、血液过滤和血浆交换，必须具备良好的通透性、机械强度以及血液相容性。 最早使用的是纤维素膜，后来发展了多种高分子膜。 血液净化膜的设计方法： a)通过高分子的结构设计，调节亲水/疏水平稳，使高分子膜在与血液和透析液接触时，膜发生溶胀而不溶解，溶质和水能够通过； b)湿膜拉伸； c)小分子物质从膜中溶出; d)不对称膜. 纤维素中存在大量分子间氢键，使得其在一般溶剂中是不溶的。同时，加热在未达到熔点之前，纤维素就发生分解，所以纤维素不能直接加工成膜。 因此通过先将纤维素溶解，再通过适当方法将其还原，称之为再生纤维素。 制备再生纤维素工艺如下： 通过化学修饰使纤维素变为可溶性的或热塑性的衍生物； 通过溶剂法或熔融法成膜； 经适当化学处理使成膜的纤维素衍生物再生为纤维素。 制备再生纤维素膜有三种工艺： 铜氨工艺 将纤维素溶解于铜氨溶液中，再用酸再生； 黏胶液工艺 纤维素在碱性条件下与CS2反应生成可溶性黄原酸酯，用酸再生； 乙酸酯工艺 通过乙酰化制备热塑性纤维素衍生物，最后经碱水解。 再生纤维素在干态是脆性的，在加工过程中要加入增塑剂如甘油等。纤维素的羟基部分酰化，可以减少氢键作用，增加高分子链间的分离，使高分子的极性降低、结晶度下降。膜的性质取决于酰化程度、增塑剂的性质和比例、分子量的大小等因素。 由各种物种和肌体组织制备的胶原差异很小。 最基本的胶原结构为由三条分子量大约为1×105的 肽链组成的三股螺旋绳状结构，直径为1～1.5nm， 长约300nm，每条肽链都具有左手螺旋二级结构。 胶原分子的两端存在两个小的短链肽，称为端 肽，不参与三股螺旋绳状结构。研究证明，端肽是 免疫原性识别点，可通过酶解将其除去。除去端肽 的胶原称为不全胶原，可用作生物医学材料。 Dow公司用四亚甲基砜作为增塑剂，通过挤出工艺生产中空纤维，然后以NaOH溶液水解，得到再生纤维素中空纤维。Envirogenics公司制备了醋酸纤维素不对称膜，由0.2mm的致密层和50～100mm的多孔支持层构成，通过改变溶剂蒸发工艺的介质组成和凝胶化技术，生产出的膜在水和中分子量物质的转动方面优于铜氨膜150PT。 聚丙烯腈容易通过溶液聚合制备，容易通过沉淀法纯化，并具有良好的成膜性能和纺丝性能。同时，氰基为极性基团，具有亲水性，在共聚物中能够与其